第六章 船用回声测深仪1

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1、第一节水声基础知识一、声波4.声波的分类：次声波：声源频率低于20Hz；可闻声波：声源频率介于20Hz20kHz；超声波：声源频率高于20kHz。1航海仪器（电）第一节水声基础知识二、声波在海水中传播速度声速只取决于介质的物理常数，而与介质的振动频率无关。式中：E为介质的弹性系数；K介质的压缩系数；为介质的密度.2航海仪器（电）第一节水声基础知识二、声波在海水中传播速度实际中，海水中的物理常数并不是常值，将随温度、含盐量和静压力等因素变化而变化。其中，温度的影响最为显著。温度、含盐量和静压力等因素变化与声速的关系如下表：3航海仪

2、器（电）第一节水声基础知识船用水声仪器通常以1500m/s为标准设计声速。海水的物理状态变化量声速平均增加量（m/s）温度增加1℃3.3含盐量增加1‰1.5静压力增加110-4Pa（水深增加100m）3.3二、声波在海水中传播速度4航海仪器（电）第一节水声基础知识2.传播损耗扩散损耗:由于声能的扩散所引起。衰减损耗：由于声能的吸收和散射共同作用的结构。三、水中声的传播5航海仪器（电）第一节水声基础知识3.海底底质对反射的影响岩石，礁板平底硬沙石砾，碎石淤泥三、水中声的传播6航海仪器（电）第一节水声基础知识4.海洋中的混响来自所有散

3、射体的散射波的总和构成混响。分类：体积混响：海面混响：海底混响：利用某一海层的体积混响测量船速。三、水中声的传播7航海仪器（电）第二节回声测深仪原理测量水深的基本公式；船用回声测深仪的整机框图、工作概况、主要性能指标。8航海仪器（电）海面第二节回声测深仪基本原理通过测量声波往返于船底到海底的时间，利用测深公式计算深度。一、回声测深基本原理hHD海底AOMB9航海仪器（电）第二节回声测深仪基本原理式中：H水面至海底的深度；D为水面置换能器表面的距离；h为换能器表面至海底的距离即测量深度；S为基线；C为标准声速；一、回声测深基本原理10

4、航海仪器（电）第二节回声测深仪基本原理二、整机构成及工作时序图显示器接收系统发射系统换能器11航海仪器（电）第二节回声测深仪基本原理三、回声测深仪主要技术指标最大测量深度最小测量深度工作频率脉冲宽度脉冲重复频率（或周期）接受增益等。12航海仪器（电）第二节回声测深仪基本原理三、回声测深仪主要技术指标最大测量深度：测深仪的最大量程。IMO标准：远洋：400m，沿海和内河：200m，海洋测量：2000m10000m13航海仪器（电）三、回声测深仪主要技术指标最大测量深度：测深仪的最大量程。影响最大测量深度的因素是：发射功率，工作频率，

5、换能器效率，接收灵敏度。发射脉冲重复周期决定了最大测量深度，二者关系为：T为脉冲重复周期，C为设计声速，hmax为最大测量深度。14航海仪器（电）第二节回声测深仪基本原理三、回声测深仪主要技术指标最小测量深度：测深仪所能测到的最小深度。它是由发射和接收系统的工作质量和参数所决定的。发射脉冲宽度决定了最小测量深度：15航海仪器（电）第三节回声测深仪各部分组成发射系统换能器接收系统显示系统16航海仪器（电）第三节回声测深仪各部分组成触发器的种类：机械触发，电磁触发，光电触发，电子触发一、发射系统17航海仪器（电）第三节回声测深仪各部分

6、组成1.分类从功能上分：发射，接收从材料上分：A.磁致伸缩换能器：镍，镍铁合金；B.电致伸缩换能器：钛酸钡，锆钛酸铅极化后得到压电陶瓷二、换能器声电能互相转换的器件。18航海仪器（电）第三节回声测深仪各部分组成2.磁换能器的工作原理磁致伸缩效应：已磁化的铁磁材料在磁场的作用下，沿磁力线方向产生相应的伸缩性形变的现象。上述现象称为正向磁致伸缩效应二、换能器19航海仪器（电）第三节回声测深仪各部分组成3.电换能器：电致伸缩效应：已极化的介电材料在外力的作用下，沿外力方向产生相对伸缩性形变时，将引起其内部电场强度的变化的上述现象称为电致伸

7、缩效应。上述现象称为正向电致伸缩效应二、换能器20航海仪器（电）第三节回声测深仪各部分组成4.换能器的指向性：把声能集中在某一方向或接收某一方向回波最大值的特性。二、换能器21航海仪器（电）第三节回声测深仪各部分组成指向性图半扩散角：功率为零的夹角的一半。测深仪及声相关计程仪0为1015。多普勒计程仪0为1.53。取决于声波的波长和换能器发射面的几何尺寸二、换能器22航海仪器（电）第三节回声测深仪各部分组成5.换能器的安装要求保证船体强度和安全；换能器发射面水平；发射面不能涂油漆；导线要距船首1／21／3船长的龙骨

8、附近；屏蔽。二、换能器23航海仪器（电）第三节回声测深仪各部分组成显示方式机电显示系统闪光式记录式电气显示系统数字式指示式四、显示系统24航海仪器（电）第四节回声测深仪误差设计声速于是几声速不一致引起的测量误差。修正公式：一、声速误差